要貫通物理得釐清每一個觀念。要從看似沒有問題的地方提出疑問。這不只物理，也適用於所有的學問。

這裡我要談的是慣性。｢慣性｣是力學中最基本的觀念。只要學過物理的人沒有不知道慣性的，多半會認為自己對慣性很理解，不會有疑問。

慣性這個觀念源自牛頓第一運動定律，也稱為慣性定律。這個定律有很多版本。在維基百科中文版是：「假若施加於某物體的外力為零，則該物體的運動速度不變」。而牛頓的原始敘述是：「每一個物體都會保持靜止或相等速率直線前進的狀態，除非施加外力強迫改變其狀態」。這兩個版本意義相同，但是涵義不同。不同的涵義代表不同的理解。

意義與涵義的差別可以一個例子說明。有一對夫妻在街上散步。看到一位美女從旁經過。丈夫盯著美女看直到她走過去。回神一看，妻子臉色陰霾。趕快說：「她比妳醜」。一看妻子的臉色更為不善。連忙又說：「她不如妳漂亮」。妻子臉色才轉晴。兩句話意義完全相同，涵義卻截然不同。前一句的基準是「醜」，後一句的基準是「漂亮」。基準不同，涵義自然不一樣。

那這兩種說法的基準有什麼不同呢？

維基百科的說法是將外力為零當成條件。在這個條件之下物體進行等速運動，也就是慣性運動。這種理解將外力的值當成實數。零只是實數中的一個值。依照牛頓的第二運動定律，當外力為零時，加速度為零。當加速度為零，物體的速度不變。因此慣性定律只是第二運動定律的一個特例。可有可無。基準是由第二運動定律衍生而來的速度變化。

牛頓的說法是除非有外力干擾，物體本性是保持運動速度不變。速度不變是基準。那外力的干擾會對物體的速度產生什麼影響呢？這就是第二運動定律的功用了。第二運動定律描述外力如何產生加速度，而不是直接產生速度。也就是說，外力是在物體當時的速度為基礎上調整。物體的慣性一直存在。慣性是物體運動的本性。慣性定律與第二運動定律相輔相成。

這種理解上的差異在融會貫通力學極為重要。那是維基百科的涵義對呢？還是牛頓的涵義對呢？這兩種說法都有許多物理學者與教師各自認同。

我第一次聽說慣性是在初中的理化課。當時理化老師舉出幾個例子。其中一個例子是在溜冰的時候，滑起來之後，不再蹬腳，會保持同樣的速度向前滑行很遠。老師說，這就是慣性運動。對於這個例子，我一直沒有質疑過，直到2014年我重新審視慣性。我才發現其中的問題。

假設有甲、乙、丙、丁，四個人。甲在溜冰，以每秒2公尺的速度前進。乙站著不動。乙看到甲的速度是每秒2公尺的慣性運動。丙在騎車，以每秒1公尺的速度與甲同方向前進。丙看到甲的速度是每秒1公尺的慣性運動。雖然丙與乙看到甲的速度不同，但是都是慣性運動。

慣性運動有自反性、對稱性、與傳遞性。

1. 每個人看自己必定是靜止。靜止是速度為零的慣性運動。這是自反性。
2. 任何甲乙兩人。如果甲看乙是慣性運動，則乙看甲必然也是慣性運動。這是對稱性。
3. 任何甲乙丙三人。如果甲看乙和乙看丙都是慣性運動，則甲看丙必然是慣性運動。這是傳遞性。

再考慮觀察者丁。與甲乙丙不同，丁不在地球上。丁是從太陽觀察。看到甲在地球上溜冰。地球受到太陽的引力，環繞太陽旋轉。對於丁來說，以太陽為參考系，甲的運動並不是等速運動，不是慣性運動。而乙的確看到甲的運動是等速運動；甲的運動對於乙當然應該是慣性運動。這就證明慣性運動與否取決於參考系。這種慣性是相對慣性。當以相對慣性詮釋慣性定律，慣性定律就成為牛頓第二運動定律的一個特例，完全沒有必要存在。

再重新考慮乙看甲的情況。甲確實受到外力，乙卻觀察不到。觀察不到不代表不存在。學校教授科學時，反覆強調科學的基礎是準確的觀察。我這裡卻說「觀察不到不代表不存在」。這就意味要融會貫通物理得超越傳統科學觀念的束縛。觀察與理論的關係並不是理論必須從觀察結果推導而來。那是AI中的機械學習，建構不成理論。理論與觀察正確的關係是：「觀察是理論的驗證」。理論首先必須符合邏輯，再來必須符合觀察結果。做到這兩點就是合格的理論。由於觀察有侷限，可以有多種理論符合觀察結果。加利略的重力模式與牛頓的重力模式同樣符合地表附近的觀察結果；力學與相對論都符合十七、十八世紀的觀察結果；就是證明。而加利略的重力模式及力學被取代並不是來自於更精確的觀察，而是由於在整合理論時出現扞格必須修正。然而這兩個理論由於相對簡易並沒有被放棄。同樣合格的理論，在應用時人們偏好觀念較簡單、計算較容易的理論。除非特殊需要，在地表附近還是用加利略的重力觀念；在低速時力學仍然是主流。這是理想與實用的差異。

相對慣性是被觀察的物體與觀察者的加速度相同時產生的結果；與物體運動的本性無關。顯然不符牛頓慣性定律的涵義。那牛頓的慣性指的是什麼呢？